JP2969899B2 - Resin composition for sealing - Google Patents

Resin composition for sealing

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体、抵抗体、コンデンサー、その他電
子部品などを封止するための封止体として用いられる樹
脂組成物に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a resin composition used as a sealing body for sealing semiconductors, resistors, capacitors, and other electronic components.

(従来の技術) 近年電子回路技術の発展に伴って、半導体、抵抗体、
コンデンサー、その他の電子部品の用途は拡大の一途を
たどっている。これらの電子部品は集積化、機械的保
護、外部雰囲気によって生ずる特性変動の防止などの目
的により封止されて用いられることが多くある。その封
止材料としては、封止成形の容易さ、電気絶縁性などの
観点から合成樹脂が用いられるのが一般的である。ま
た、例えば抵抗体の如く回路の作動中に発熱を伴うよう
なものの封止にはヒートシングや放熱板を設けたり、あ
るいはそのような形態に封止成形を行うなどの対策が講
じられていた。一方、封止材料として合成樹脂を用いな
いでアルミナを用いて焼結封止する方法もとられてい
た。
(Prior art) With the recent development of electronic circuit technology, semiconductors, resistors,
Applications for capacitors and other electronic components are constantly expanding. These electronic components are often sealed and used for the purpose of integration, mechanical protection, prevention of characteristic fluctuation caused by an external atmosphere, and the like. As the sealing material, a synthetic resin is generally used from the viewpoints of ease of sealing molding, electrical insulation and the like. In addition, measures such as providing a heat sink or a radiator plate, or performing sealing molding in such a form have been taken for sealing of a material such as a resistor that generates heat during operation of a circuit, such as a resistor. . On the other hand, a method of sintering and sealing using alumina without using a synthetic resin as a sealing material has been proposed.

(発明が解決しようとする課題) 発熱を伴う電子部品を封止するためには、前述のごと
き対策が講じられてきたが、これらの方法は以下に述べ
る問題を有している。すなわち、ヒートシンクや放熱板
を設ける方法においては、封止成形の構造が複雑にな
る、構造が大きくなって回路の小型軽量化を妨げる、生
産コスト的にデメリットが大きいなどの問題がある。ま
たアルミナを用いて焼結封止する方法においては、生産
性が低くコストデメリットが大きいという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In order to seal electronic components that generate heat, the above-described countermeasures have been taken, but these methods have the following problems. That is, the method of providing the heat sink and the heat radiating plate has problems in that the structure of the sealing molding becomes complicated, the structure becomes large, which prevents the circuit from being reduced in size and weight, and the production cost is greatly disadvantageous. Further, the method of sintering and sealing using alumina has a problem that productivity is low and cost disadvantage is large.

これらの問題に対処するために、アルミナ粉末を含有
させて熱伝導性を向上させた樹脂コンパウンドを用いる
ことが試みられた(特開昭62−240313号公報)。この試
みにおいては、モールドパッケージの熱抵抗値からモー
ルド樹脂の放熱性を推定し、ビデオRAMの高温下作動寿
命時間をもって効果を確認しているにとどまっており、
例えば抵抗体のごとき高発熱体の封止材料としての耐久
性に関しては未だ不充分である。
In order to cope with these problems, an attempt has been made to use a resin compound containing alumina powder and having improved thermal conductivity (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-240313). In this trial, the heat dissipation of the mold resin was estimated from the thermal resistance value of the mold package, and the effect was only confirmed with the operating life time under high temperature of the video RAM.
For example, the durability as a sealing material of a high heating element such as a resistor is still insufficient.

本発明者らは、母材樹脂としてポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂(以下PPSと称する)を用い、アルミナ粉末
を充填材としてコンパウンドを作り、このコンパウンド
で抵抗体を封止して通電試験を行った。この結果、封止
体にクラックが発生することを認めた。
The present inventors made a compound using a polyphenylene sulfide resin (hereinafter, referred to as PPS) as a base material resin, and made a compound using alumina powder as a filler, sealed a resistor with this compound, and conducted an electrical test. As a result, it was recognized that cracks occurred in the sealed body.

このように、アルミナ粉末を含有させた樹脂コンパウ
ンドは、発熱を伴う電子部品、特に高発熱体の封止材料
としては今なお多くの問題点を有し、簡単な構造で安価
に製造でき、且つ回路作動中においても封止体の溶融や
クラックによる破壊を起こすことなく長時間の使用に耐
えうる封止材料が求められているのが現状である。
As described above, the resin compound containing the alumina powder still has many problems as a sealing material for an electronic component that generates heat, particularly for a high-heating element, and can be manufactured at a low cost with a simple structure, and At present, there is a need for a sealing material that can withstand long-term use without causing melting or cracking of the sealing body even during operation of the circuit.

本発明の目的は、熱伝動性の良好な、かつクラックの
発生のない機械的強度の優れた樹脂組成物を、高発熱体
の封止に対して良好な特性を備えた材料として提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a resin composition having good thermal conductivity and excellent mechanical strength without cracks, as a material having good properties for encapsulation of a high heating element. It is.

(課題を解決するための手段) 先に述べた課題に対処するため、本発明者らは種々検
討した結果、PPSと繊維状および/またはウィスカー状
ホウ酸アルミニウムとを含有する樹脂組成物が、発熱を
伴う電子部品、特に抵抗体のごとき高発熱体の封止材料
として、これらの問題点を解決するための有効な手段で
あることを見出し、本発明を完成するに到った。
(Means for Solving the Problems) In order to address the above-mentioned problems, the present inventors have conducted various studies, and as a result, a resin composition containing PPS and fibrous and / or whisker-like aluminum borate, As a sealing material for an electronic component that generates heat, particularly a high heat generating element such as a resistor, the present inventors have found that this is an effective means for solving these problems, and have completed the present invention.

すなわち、本発明はポリフェニレンサルファイド樹脂
と繊維状および/またはウィスカー状ホウ酸アルミニウ
ムとを含有することを特徴とする封止用樹脂組成物を提
供するものである。
That is, the present invention provides a sealing resin composition comprising a polyphenylene sulfide resin and fibrous and / or whisker-like aluminum borate.

本発明で使用されるPPSは電子部品の封止成形をより
容易に行うために、メルトフローインデックスが高いも
のが好ましいが、特に限定されるものではない。PPSの
好ましいメルトフローインデックス(温度300℃、荷重2
160g)は100〜700g/10分、より好ましくは200〜500g/10
分である。
PPS used in the present invention is preferably one having a high melt flow index in order to more easily perform sealing molding of an electronic component, but is not particularly limited. Preferred melt flow index of PPS (temperature 300 ° C, load 2
160g) is 100-700g / 10 minutes, more preferably 200-500g / 10
Minutes.

本発明で使用されるホウ酸アルミニウムは、その形状
としては繊維状、ウィスカー状などがあるが、好適な例
としてはアルボレッスクG(四国化成工業株式会社製
造)が挙げられる。アルボレックスGは9AI2O3・2B2O3
で表わされるホウ酸アルミニウムのウィスカーであり、
長さ10〜30μm、直径0.5〜1.0μmの白色針状結晶であ
る。
The aluminum borate used in the present invention has a fibrous shape, a whisker shape, or the like as its shape, and a preferred example is Arboresque G (manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.). Arbolex G is 9AI 2 O 3・ 2B 2 O 3
Whiskers of aluminum borate represented by
It is a white needle-like crystal having a length of 10 to 30 μm and a diameter of 0.5 to 1.0 μm.

本発明組成物の各々の配合量としては、PPS20〜60重
量%、特に35〜50重量%、ホウ酸アルミニウム40〜80重
量%、特に50〜65重量%が好ましい。この組成比はコン
パウンド化性、封止成形性、封止体の熱伝導性、抵抗体
封止品の通電耐久性試験など、あらゆる角度から検討を
行なった結果得られたものである。
The compounding amount of the composition of the present invention is preferably 20 to 60% by weight, particularly 35 to 50% by weight, and 40 to 80% by weight, particularly preferably 50 to 65% by weight of aluminum borate. This composition ratio was obtained as a result of conducting studies from all angles, such as compounding properties, encapsulation moldability, thermal conductivity of the encapsulant, and durability test for energization of the encapsulation of the resistor.

なお、本願発明において、ホウ酸アルミニウムの含有
率を高くすることによりコンパウンド化性や封止成形性
を損ない、逆に低くすることにより封止体の熱伝導性が
低下しその結果、通電中に封止体内の蓄熱量が増加して
溶融破壊を起こし易いという傾向が認められた。またホ
ウ酸アルミニウムは樹脂組成物の中にあって強化材とし
ての作用を併せもっており、クラック破壊に対する耐久
性は十分であるとの結果を得た。
In the invention of the present application, increasing the content of aluminum borate impairs compoundability and sealing moldability, and conversely, by lowering the thermal conductivity of the sealing body is reduced, as a result, during energization A tendency was observed that the amount of heat stored in the sealed body was increased and melting and destruction were likely to occur. In addition, aluminum borate was included in the resin composition and also acted as a reinforcing material, and the result was that durability against crack breakage was sufficient.

PPSとホウ酸アルミニウムとの組成比は以上述べた如
くコンパウンド、封止体の特性と密接な関連を有する
が、本発明に適用される組成比に関しては特に限定され
るものではなく、封止される電子部品の特質に応じて先
に述べた組成比の範囲を越えて任意に選択されうるもの
である。
Although the composition ratio of PPS and aluminum borate is closely related to the compound and the characteristics of the sealed body as described above, the composition ratio applied to the present invention is not particularly limited, and the The composition ratio can be arbitrarily selected beyond the range of the composition ratio described above according to the characteristics of the electronic component.

(実施例) 以下、本発明を実施例並びに比較例により具体的に説
明するが、本発明はこれらによって限定されるものでは
ない。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

なお、実施例における各試験方法は以下に述べる通り
である。
In addition, each test method in an Example is as follows.

コンパウンド化性 コンパウンド化性は、二軸押出機から吐出された組成
物を視覚的に観察した状態、及び二軸押出機にかかる負
荷とにより判断した。
Compoundability The compoundability was determined by visually observing the composition discharged from the twin-screw extruder and by the load applied to the twin-screw extruder.

溶融粘度 溶融粘度は300℃における粘度を(株)島津製作所製
の「フローテスターCFT−500」を用いて、荷重50kgで測
定した。この溶融温度は、封止成形の難易度の判断のひ
とつの目安となるものである。
Melt Viscosity The melt viscosity was measured at 300 ° C. with a load of 50 kg using a “Flow Tester CFT-500” manufactured by Shimadzu Corporation. This melting temperature is one of the criteria for judging the difficulty of the sealing molding.

熱伝導率 熱伝導率の測定は、得られた組成物を100×100×3mm
の板状に射出成形し、これを5枚重ねて測定した。この
とき、重ねた板の空隙を埋めるためにシリコングリスを
最小限充填した。測定器は京都電子工業(株)製の「迅
速熱伝導率計 Kem−therm QTM−D3」を用いた。
Thermal conductivity The thermal conductivity was measured by measuring the composition to 100 × 100 × 3 mm
Were injection molded into a plate shape, and five of them were stacked and measured. At this time, silicon grease was minimally filled to fill the voids of the stacked plates. As a measuring instrument, "Rapid thermal conductivity meter Kem-therm QTM-D3" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. was used.

通電耐久性試験 (1) 溶融破壊に対する通電耐久性試験抵抗器に所定
の直流電圧をかけて通電する。通電開始後、封止体が溶
融破壊するまでの時間を測定し耐久時間とした。抵抗器
にかける直流電圧は負荷を1W単位で変えて各々の負荷に
対して耐久時間を求めた。
Electricity endurance test (1) Applying a predetermined DC voltage to the electric endurance test resistor against melting and destruction, and energize. After the energization was started, the time required for the sealed body to melt and break was measured and defined as the endurance time. For the DC voltage applied to the resistor, the load was changed in units of 1 W, and the endurance time was determined for each load.

(2) クラック破壊に対する通電耐久性試験抵抗器に
負荷が4W、または5Wになるように直流電圧をかけて、10
80時間連続通電した後電圧を解除、24時間放置して抵抗
器自体が十分室温になった後、再び同負荷で通電した。
72時間連続通電した後電圧を解除、24時間放置した後さ
らに同負荷で72時間連続通電してその後電圧を解除し
た。このとき封止体にクラックが発生する時期をもって
クラック破壊に対する耐久性の指標とした。
(2) Apply a DC voltage to the resistance test for resistance to cracking to 4 W or 5 W.
After 80 hours of continuous energization, the voltage was released, and the resistors were left at room temperature for 24 hours, and then energized again with the same load.
After continuous application of electricity for 72 hours, the voltage was released. After standing for 24 hours, the battery was further supplied with the same load for 72 hours, and then the voltage was released. At this time, the time when cracks occurred in the sealed body was used as an index of durability against crack breakage.

実施例1〜3、比較例1〜3 表1に示す組成比により、各々のコンパウンドを作成
した。このときホウ酸アルミニウムは直径0.5〜1μ
m、長さ10〜30μmのウィスカーを使用した。また、ア
ルミナ平均粒子径2.2μmの粉末を、ガラス繊維は繊維
直径12μm、長さ6mmのものを用いた。コンパウンド化
は3条の二軸押出機により行なった。この方法によると
比較例2においてはコンパウンド化が不可能であった。
その他の得られたコンパウンドを用いて射出成形機より
抵抗体を封止成形した。封止した抵抗器の形状を第1図
(斜視図)及び第2図(断面図)に示す。用いた抵抗体
は抵抗値が10Ωのものである。
Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 Each compound was prepared according to the composition ratio shown in Table 1. At this time, the aluminum borate has a diameter of 0.5 to 1 μm.
m, whiskers having a length of 10 to 30 μm were used. A powder having an average particle diameter of alumina of 2.2 μm was used, and a glass fiber having a fiber diameter of 12 μm and a length of 6 mm was used. The compounding was performed by a three-row twin screw extruder. According to this method, compounding was impossible in Comparative Example 2.
Using the other obtained compounds, a resistor was sealed and molded by an injection molding machine. FIGS. 1 (perspective view) and 2 (cross-sectional view) show the shape of the sealed resistor. The resistor used has a resistance value of 10Ω.

表1より明らかなように、溶融破壊に対する耐久性
は、ホウ酸アルミニウムウィスカー50重量%である組成
物においては6W(実施例1)、同60〜65重量%において
は8W(実施例2、3)であり、ホウ酸アルミニウムウィ
スカーを含有しないガラス繊維強化PPSコンパウンドの4
W(比較例1)にくらべて耐久性が向上することが判
る。
As is clear from Table 1, the durability against melt fracture was 6 W (Example 1) in the composition containing 50% by weight of aluminum borate whiskers, and 8 W (Examples 2 and 3) in the composition containing 60 to 65% by weight. 4) glass fiber reinforced PPS compound that does not contain aluminum borate whiskers
It can be seen that the durability is improved as compared with W (Comparative Example 1).

また、クラック破壊に対する耐久性に関してはホウ酸
アルミニウムウィスカーの効果が顕著で、その含有率50
〜65重量%のもの(実施例1、2、3)において負荷4
W、5Wともにクラックの発生を認められなかった。
In addition, the effect of aluminum borate whiskers is remarkable with respect to the durability against crack breakage.
Load of about 65% by weight (Examples 1, 2, 3)
No cracks were observed in both W and 5W.

なお、クラック破壊耐久性に対してはガラス繊維を含
有させることも効果を認めたが、この場合は溶融破壊耐
久性が7Wであり、溶融破壊耐久性とクラック破壊耐久性
とを含めて総合的な耐久性をみるとホウ酸アルミニウム
ウィスカーの適用が効果的であることが判る。
The effect of containing glass fiber on crack fracture durability was also confirmed to be effective.In this case, however, the melt fracture durability was 7 W, and the overall condition including the melt fracture durability and the crack fracture durability was comprehensive. From the viewpoint of durability, it can be seen that the application of aluminum borate whiskers is effective.

以上の結果から判るように高発熱体の封止材料として
の樹脂コンパウンドは、熱伝導性をあげること並びに強
化材を含有させることにより溶融破壊、クラック破壊を
防止することができる。PPSとホウ酸アルミニウムウィ
スカーとを適当量の割合でコンパウンド化することによ
り、ホウ酸アルミニウムが有する高熱伝導体、強化作用
とにより溶融破壊及びクラック破壊に対する耐久性に富
んだ電子部品の封止材料とすることができる。
As can be seen from the above results, the resin compound as the sealing material for the high heat generating element can improve the heat conductivity and prevent the melt fracture and the crack fracture by containing the reinforcing material. By compounding PPS and aluminum borate whisker in an appropriate amount, a high thermal conductor of aluminum borate, a sealing material for electronic components that is rich in durability against melt fracture and crack fracture due to strengthening action, and can do.

(発明の効果) 本発明によれば、熱伝導性の良好な、且つクラック等
の発生の極めて少ない機械的強度の優れた樹脂組成物を
得ることができる。この結果、抵抗体のごとき高発熱体
の封止においても、放熱板などを設けることなく簡単な
構造で、回路作動中に溶融破壊、クラック破壊を起こす
ことなく、長時間安定して使用に耐えうる封止品を製造
することができる。したがって、回路の小型軽量化が可
能であり、さらに封止材料がコンパウンド化可能な樹脂
組成物であるため、射出成形などで容易に封止成形がで
き、生産性が高くコストメリットが大きい。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to obtain a resin composition having good thermal conductivity and excellent mechanical strength with very few occurrences of cracks and the like. As a result, even when encapsulating a high heating element such as a resistor, it has a simple structure without providing a heat sink, etc., does not cause melting or cracking during circuit operation, and can withstand stable use for a long time. Can be manufactured. Therefore, the circuit can be reduced in size and weight, and since the sealing material is a resin composition that can be compounded, sealing can be easily performed by injection molding or the like, and the productivity is high and the cost merit is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の封止用樹脂組成物にて封止された抵抗
器の斜視図を、第2図はその断面図を示す。 1:封止体 2:抵抗体 3:抵抗体のリード線
FIG. 1 is a perspective view of a resistor sealed with the sealing resin composition of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. 1: Sealed body 2: Resistor 3: Resistor lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 23/31

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ポリフェニレンサルファイド樹脂と繊維状
および/またはウィスカー状ホウ酸アルミニウムとを含
有することを特徴とする封止用樹脂組成物。
1. A sealing resin composition comprising a polyphenylene sulfide resin and fibrous and / or whisker-like aluminum borate.
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